一种超临界燃煤机组协调控制系统中的负荷预测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种超临界燃煤机组协调控制系统中的负荷预测方法，包括以下步骤：根据IEEE标准汽轮机和锅炉的机理模型推导得出两输入两输出的机组模型；利用遗传算法辨识不同煤质运行时的机组模型参数；提出基于变时域思想的受约束动态矩阵控制算法求解机组负荷和主汽压力，得到当前最优解，从而使负荷变动时机组相关运行参数能够满足安全生产的要求；增加监督环节，建立上层稳态控制层和下层动态控制层的框架来解决均衡性，并在一次调频动作、通信故障或预测输出异常值时，切换回原有PID回路，确保系统安全稳定。本发明专利技术能够对超临界燃煤机组的输出负荷进行准确预测并控制主汽压力、主汽温度等运行参数，提升了超临界燃煤机组运行的稳定性和经济性。

Load forecasting method for coordinated control system of supercritical coal-fired unit

The invention discloses a supercritical coal-fired unit coordinated control system of the load forecasting method, which comprises the following steps: according to the unit model of mechanism model of IEEE standard of turbine and boiler produced two input two output using genetic algorithm; parameter identification unit model of different coal quality during operation; put forward by load control algorithm and the main unit steam pressure constrained dynamic matrix variable time domain based on the idea, get the optimal solution, so that the load changes related to operation of the unit parameters can meet the requirements of safe production; increase supervision, to build the framework set upper steady-state control layer and the lower layer control layer to solve the dynamic equilibrium, and the primary frequency action, communication failure or prediction of abnormal output value, switch back to the original PID circuit, to ensure system security and stability. The invention can accurately predict the output load of the supercritical coal-fired unit and control the operating parameters of the main steam pressure and the main steam temperature, thereby improving the stability and economy of the operation of the supercritical coal-fired unit.

【技术实现步骤摘要】
一种超临界燃煤机组协调控制系统中的负荷预测方法
本专利技术属于火力发电系统生产安全及控制
，涉及一种超临界燃煤机组协调控制系统中的负荷预测方法。
技术介绍
随着清洁能源（包含水能、风能、太阳能等）广泛应用、超/特高压交直流的远程输电以及大型电源基站建设，电网调频、调峰的需要愈加频繁。现阶段，我国电网结构仍以火力发电为主，大量运行的超临界机组发电效率达到43%~48%。在输配电端，随着自动发电控制系统（AGC）的投入应用，窝电现象大幅度降低。火力发电机组的协调控制系统（CCS）作为联接电网与单元机组的关键环节，对于保证电网频率的品质及稳定性有至关重要的作用。超临界燃煤机组采用直流锅炉，其没有固定的蒸发分界面，从而机组模型具有非线性、大惯性、参数时变等特点。同时，锅炉和汽轮机的各变量间相互耦合，并且存在快速响应的汽轮机控制和反应延迟的锅炉控制的配合问题，这些都造成超临界机组的协调控制系统更加复杂。由于煤质变化、电网频率等扰动因素的影响，当负荷变动时，传统的负荷指令前馈+PID反馈控制策略已无法满足电网运行准则的要求。在此之前研究的先进控制策略均未充分考虑电网频率及燃煤品质等因素的扰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超临界燃煤机组协调控制系统中的负荷预测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)分析机组机理特性，推导得两输入两输出的机炉模型结构；2)在数据采集系统接收的历史运行数据中，根据煤质校正系数η判断，当η＞1时，则此段时间燃烧煤质较差；当η＜1时，则此段时间燃烧煤质较好(死区为±0.03)；3)分别选取η＞1和η＜1的历史数据，运用遗传算法辨识不同煤质机炉模型(如步骤1)的参数，实数式编码随机产生原始化种群，选取目标函数Q(x,i)并获取个体适应度函数值F(x,i)，再确定遗传操作概率，通过复制选择、交叉、变异等遗传操作产生新的种群；判别达到终止条件后，选出最新代种群中个体适应度的最优值，即为不同煤...

【技术特征摘要】
1.一种超临界燃煤机组协调控制系统中的负荷预测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)分析机组机理特性，推导得两输入两输出的机炉模型结构；2)在数据采集系统接收的历史运行数据中，根据煤质校正系数η判断，当η＞1时，则此段时间燃烧煤质较差；当η＜1时，则此段时间燃烧煤质较好(死区为±0.03)；3)分别选取η＞1和η＜1的历史数据，运用遗传算法辨识不同煤质机炉模型(如步骤1)的参数，实数式编码随机产生原始化种群，选取目标函数Q(x,i)并获取个体适应度函数值F(x,i)，再确定遗传操作概率，通过复制选择、交叉、变异等遗传操作产生新的种群；判别达到终止条件后，选出最新代种群中个体适应度的最优值，即为不同煤质下机炉模型的辨识参数，由步骤2)实时计算当前煤质，实现模型参数自适应煤质变化的过程；4)根据运行工况确定约束条件，由步骤1)、2)、3)的机组模型求得系统模型阶跃响应系数，初始时刻k＝1，初始化yn、Δu、u、P、M，设定期望值w以及结束预测时刻L；检测实际输出y，求即刻输出预测值及输出误差为：yf(k)＝yn(k)+ΑΔu(k)，e(k)＝y(k)-yf(k)；即刻控制增量、控制量：Δu(k)＝D[w(k)-yn(k)]，u(k)＝u(k-1)+Δu(k)，上式，L＝[θLθ]1×2M,θ＝[1,0,...,0]，误差权矩阵Q，控制权矩阵R，求当前预测校正值：ycor(k+1)＝yf(k)+He(k+1)，yn(k+1)＝S0ycor(k+1)，其中，校正后预测输出ycor、预测输出yf、预测初始值yn、误差e、期望值w的预测时域为P；基于变时域的思想，判别预测时域是否需要改变，若超出阀值λ选取P1，若在阀值λ内选取P2，阀值死区为ζ(λ＞ζ)；5)增加建立监督环节，将协调控制系统的上层以步骤4)变时域动态矩阵控制算法为核心，集中计算ΔUt，ΔUb，ΔNe，ΔPt，再将其作为下层输入，通过汽机主控和锅炉主控PID回路，使得机组的给水量、给煤量、总风量、进汽量及负荷等迅速精准响应；当电网频率波动超出±0.033Hz死区，退出AGC指令，协调控制快速响应一次调频动作；若出现通信故障或者预测输出异常值时，协调控制系统切换原有PID回路，确保整体鲁棒性。2.根据权利要求1所述的超临界燃煤机组协调控制系统中的负荷预测方法，其特征在于：所述机炉模型包括输入量的给煤量、汽机调门开度及输出量的机组负荷、主汽压力。3.根据权利要求1所述的超临界燃煤机组协调控制系统中的负荷预测方法，其特征在于：所述煤质校正系数η，为当前每千瓦时耗煤量bn与设计发电煤耗bs之比，用来判断当前燃煤质量。4.根据权利要求1所述的超临界燃煤机组协...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐耀华，朱峰，蔡远利，谈博，李炳楠，李文启，胡怀中，王勇，吴坡，张广涛，梁正玉，郭为民，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司电力科学研究院，河南恩湃高科集团有限公司，西安交通大学，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：河南,41